[发明专利]一种基于非谐振辅助的纳米压印装置

说明书

本发明公开了一种基于非谐振辅助的纳米压印装置，首先将衬底放在衬底卡盘中，调节Y轴位移平台及X‑Z轴位移平台使衬底移动到模板正下方，再控制X‑Z轴位移平台使压印装置向下运动，直至压印装置与衬底微接触，控制X‑Z轴位移平台进行压印，在压印同时使用Z向振动平台对衬底施加Z向振动，然后利用冷却装置对衬底进行冷却固化，最后用揭开式振动辅助的方法进行脱模，本发明采用Z向振动平台带动衬底进行压印，提高模板空腔的填充率与微纳图案的分辨率；采用吸气泵及多个独立封闭通道在脱模时实现揭开式脱模，在模板在与衬底逐渐分离的同时进行振动辅助，减小模板与压印胶间的粘附力，从而减少脱模时对模板造成的损伤与毁坏，延长模板的使用寿命。

技术领域

本发明涉及纳米压印领域，尤其是一种基于非谐振辅助的纳米压印装置。

背景技术

纳米压印技术是先在衬底上涂抹压印胶，然后在压印胶上对带有微结构的模板施加机械力将微结构转移到衬底上的技术，由于其具有低成本，可并行加工等优点，已成为制作半导体器件、光学器件、自清洁玻璃等器件的主要方法。从提出至今一直受到学术界和产业界的高度重视，是未来光刻技术方向的一支潜力股。

但随着纳米压印技术的飞速发展，同时也存在着许多问题，在压印过程中，模板空腔的填充率对于压印成功与否起着至关重要的作用，如果模板空腔填充率过低，很有可能导致微结构没有成功转移到衬底上，从而导致压印效果不佳甚至压印失败；而在脱模的过程中，由于模板与压印成形的微结构属于粘附状态，可能导致压印胶与模板之间的粘附力过大，如果不采取一些措施来减小粘附力，在脱模时将会导致微结构遭到损坏甚至模板损坏，尤其在大面积压印过程中，压印面积越大模板与衬底间的粘附力也就越大。

针对以上问题，目前有专利号为CN 105372931 A、CN 101863122 A、CN 105319838A等专利都引用了超声波振动辅助纳米压印的制成方式，其特征为可以有效地降低纳米压印的压印过程中或脱模过程种中的粘附力影响，但目前振动辅助纳米压印仍然存在一些缺陷。其一，超声波能量会使聚合物的温度升高，这种方式会触发模板与衬底间的粘弹产热，在脱模过程中，一定程度上会导致聚合物不完全固化，从而影响图案的保真度；其二，利用超声波虽可以使模板和衬底实现振动，但是无法精确控制模板和聚合物的振动程度，难以制备高精度深宽比的微结构；其三，超声波在使聚合物成形面的表面质量下降的同时，在聚合物内部也会产生气泡、空穴等缺陷；其四，超声波振动振动辅助压印虽然有效的降低了模板与衬底间的粘附力，但若衬底较大，模板与衬底间的相互作用力仍然会较大，从而对纳米压印的脱模过程造成一定的影响。基于以上缺陷，我们发明一种基于非谐振辅助的纳米压印装置，本装置利用压电带动平台进行低频低幅振动，而非超声波的高频高幅振动。由于本装置是低频低幅振动因此不会产生气泡、空穴等缺陷；并且本装置的振动方式是由压电控制，可精确控制振动幅度。

发明内容

本发明提供一种基于非谐振辅助的纳米压印装置，并利用揭开式振动辅助的方法进行脱模，以解决目前压印时模板空腔填充率低、图案转移失败、脱模时粘附力过大而导致微结构破坏、以及大面积压印时由于粘附力过大而造成模板损坏等问题。

根据本发明的目的提供一种基于非谐振辅助的纳米压印装置，其特征在于，包括工作台、Y轴位移平台、Z向振动平台、冷却装置、加热装置、衬底卡盘、衬底、X-Z轴位移平台、压印装置，其中，工作台置于水平面，Y轴位移平台通过螺钉固定在底板上， Z向振动平台通过螺钉固定在Y轴位移平台上，冷却装置固定在盛物台上，加热装置通过螺钉固定在衬底卡盘外，衬底卡盘通过螺钉固定在加热装置上，衬底固定在衬底卡盘中，X-Z轴位移平台通过螺钉固定在橫柱上，印装置通过螺钉固定在X-Z轴位移平台上。

根据本发明的目的提供一种基于非谐振辅助的纳米压印装置，其特征在于，所述的工作台包括底板、支撑板、支撑柱、橫柱，其中，底板放置于水平面上，支撑板固连在底板上，支撑柱固连在底板上，橫柱固连在支撑板与支撑柱上。